INFORMAZIONI MINIME SULLA
PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE
CONTRO LE
CM
1
Definizioni [Norma CEI 64-8/2]

Conduttura:
insieme costituito da UNO O PIU’ CONDUTTORI
ELETTRICI e dagli elementi che assicurano il loro
ISOLAMENTO, il loro supporto, il loro fissaggio e la
loro eventuale protezione meccanica
CM
2
Definizioni [Norma CEI 64-8/2]
Sovracorrente:
ogni corrente che SUPERA il valore nominale.
Per le condutture, il valore nominale è la PORTATA,
ovvero il massimo valore della corrente che può fluire in
una conduttura, in regime permanente e in determinate
condizioni, senza che la sua temperatura superi un
valore specificato
CM
3
Le SOVRACORRENTI si dividono in

corrente di SOVRACCARICO:
SOVRACORRENTE che si verifica in un circuito
ELETTRICAMENTE SANO
CM
4
Le SOVRACORRENTI si dividono in
corrente di CORTO CIRCUITO:
SOVRACORRENTE che si verifica in seguito a
un GUASTO di impedenza trascurabile fra due
punti tra i quali esiste tensione in condizioni
ordinarie di esercizio
CM
5
esempi

sovraccarico
nel funzionamento normale la temperatura dell’isolante dei cavi
non supera il valore massimo ammissibile (70 °C per PVC – 90 °C
per EPR):
corrente di impiego Ib ≤ portata Iz
Ib=7A - Iz=12A
CM
6
esempi

sovraccarico
nel funzionamento in sovraccarico la temperatura dell’isolante dei cavi
supera il valore massimo ammissibile, e, a lungo andare, ne causa il
degrado:
corrente di sovraccarico Ib > portata Iz
Ib=14A - Iz=12A
CM
7
esempi

sovraccarico
NOTA BENE:
lungo il circuito non è presente alcun guasto di isolamento
la corrente di sovraccarico si manifesta in tutta la tratta della conduttura
la corrente di sovraccarico non è in genere molto elevata
(tipicamente fino a qualche multiplo della portata)
CM
8
esempi
Corto circuito
In caso di corto circuito è intervenuto un GUASTO: la perdita di isolamento
tra due parti a diverso potenziale; la temperatura dell’isolante dei cavi supera
notevolmente il valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il
degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz
CM
9
esempi
Corto circuito
NOTA BENE:
lungo il circuito è presente un guasto di isolamento
la corrente di corto circuito si manifesta a monte del punto di guasto ma non a valle
la corrente di corto circuito può essere molto elevata (dell’ordine di decine di kA)
agli effetti termici sono associati anche fenomeni di sforzi elettrodinamici
CM
10
PROTEZIONI
Contro le sovracorrenti è necessario adottare le PROTEZIONI, ossia
dispositivi che IN CASO DI SOVRACORRENTE, siano in grado di
aprire automaticamente il circuito
FUSIBILI
simbolo
CM
11
PROTEZIONI
Contro le sovracorrenti è necessario adottare le PROTEZIONI, ossia
dispositivi che IN CASO DI SOVRACORRENTE, siano in grado di aprire
automaticamente il circuito
INTERUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
simbolo
CM
12
CARATTERISTICHE GENERALI DELLE PROTEZIONI
(ALCUNI ESEMPI)
• In = corrente nominale
• If = corrente di funzionamento
• P.I. = potere di interruzione
Valore massimo di corrente che,
percorrendo la protezione, non deve mai
provocarne l’intervento; in genere si
usano valori standardizzati:
4 – 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 –
63 – 80 – 100 – 125 [A] (CEI 23-3)
Valore minimo di corrente che,
percorrendo la protezione, ne provoca
l’intervento ENTRO UN TEMPO
CONVENZIONALE (1 h o 2 h)
Valore massimo di corrente (tipicamente
di corto circuito) che la protezione è in
grado di interrompere; usualmente si
hanno valori standardizzati:
3 – 4,5 – 6 – 10 – 16 – 25 – 50 [kA]
CM
13
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
FUSIBILI
La caratteristica I-t è
A TEMPO INVERSO, ovvero:
quanto più la corrente è
maggiore del valore nominale,
tanto più il tempo di intervento
è minore
Tipi particolari di fusibili sono:
gG – per usi generali
aM – per avviamento motori
VANTAGGI
SVANTAGGI
• rapidità d'intervento (per corto circuito)
• necessità di sostituzione ad avvenuto intervento
• elevato potere d'interruzione
• tempi elevati di sostituzione
• dimensioni ridotte
• necessità di ricambi identici
• costo limitato
• dimensioni non sempre unificate
CM
14
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
La caratteristica I-t è:
IN PARTE A TEMPO INVERSO
(maggiore è il sovraccarico
minore è il tempo di intervento
(tratto iniziale - relè termico)
IN PARTE A TEMPO INDIPENDENTE
(non incide di molto il valore della
corrente per il tempo di intervento)
(tratto finale - relè magnetico)
Im1
Im2
Gli interruttori a Norma CEI EN 60898
(per usi domestici o similari – fino a 125 A)
sono classificati in base alle correnti di
intervento del relè magnetico Im1 e Im2
CM
15
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
Interruttore magnetotermico aperto:
1 Leva di comando
2 Meccanismo di scatto
3 Contatti di interruzione
4 Morsetti di collegamento
5 Lamina bimetallica (rilevamento sovraccarichi)
6 Vite per la regolazione della sensibilità (in fabbrica)
7 Solenoide (rilevamento cortocircuiti)
8 Sistema di estinzione d'arco (si crea all’atto dell’apertura
sotto carico dei contatti)
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 ∙ In
5 ∙ In
C
5 ∙ In
10 ∙ In
D
10 ∙ In
20 ∙ In
VANTAGGI
SVANTAGGI
• ripristino tramite semplice riarmo
• potere d'interruzione non particolarmente elevato
• dimensioni standard modulari
• costi molto superiori rispetto ai fusibili
CM
16
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 ∙ In
5 ∙ In
C
5 ∙ In
10 ∙ In
D
10 ∙ In
20 ∙ In
VANTAGGI
SVANTAGGI
• ripristino tramite semplice riarmo
• potere d'interruzione non particolarmente elevato
• dimensioni standard modulari
• costi molto superiori rispetto ai fusibili
CM
17
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
CM
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 ∙ In
5 ∙ In
C
5 ∙ In
10 ∙ In
D
10 ∙ In
20 ∙ In
18
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 ∙ In
5 ∙ In
C
5 ∙ In
10 ∙ In
D
10 ∙ In
20 ∙ In
DEFINIZIONI A PAGINA SEGUENTE
CM
19
CARATTERISTICHE DI INTERVENTO
INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI
Caratteristica
Im1
Im2
B
3 ∙ In
5 ∙ In
C
5 ∙ In
10 ∙ In
D
10 ∙ In
20 ∙ In
Ta - temperatura ambiente di riferimento : temperatura dell’aria intorno all’interruttore alla quale si
riferiscono le caratteristiche tempo corrente
Inf - corrente convenzionale di non intervento : è il valore di corrente fino al quale , in determinate e
specificate condizioni, non avviene lo sgancio dell’interruttore
If - corrente convenzionale d’intervento : corrente che in determinate e specificate condizioni provoca lo
sgancio dell’interruttore
I3 - limitazione della tolleranza della caratteristica d’intervento
I4 - limite inferiore del campo d’intervento istantaneo
I5 - corrente di intervento istantaneo : minimo valore di corrente che provoca l’apertura automatica
dell’interruttore senza ritardo intenzionale
CM
20
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI
SOVRACCARICO [Norma CEI 64-8 art. 433.2]
data una conduttura che abbia
Corrente di Impiego Ib
Portata Iz
1,45 · Iz
I
La protezione
deve avere
In definitiva:
Ib ≤ In ≤ Iz
If ≤ 1,45 · Iz
Corrente nominale In
Corrente di funzionamento If
Se si usa un fusibile deve anche risultare
• La corrente nominale deve avere un valore compreso tra
il valore della corrente di impiego e il valore della portata
• Nel caso di impiego di fusibili, la corrente di funzionamento
non deve superare la portata maggiorata del 45 %
CM
21
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI
SOVRACCARICO: NOTE
 nel caso di impiego di INTERRUTTORI AUTOMATICI conformi alle
norme CEI 23-3 (EN 60898) e CEI 17-5 (EN 60947-2) risulta:
If = 1,45 ∙ In
[CEI 23-3]
If = 1,25 ∙ In
[CEI 17-5]
e pertanto, dovendo essere In ≤ Iz,
la verifica If ≤ 1,45 ∙ Iz è sempre automaticamente soddisfatta
 nel caso di impiego di FUSIBILI risulta generalmente:
If = 1,6 ∙ In
e pertanto è sempre necessario valutare che sia If ≤ 1,45 ∙ Iz
CM
22
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI
SOVRACCARICO: NOTE
 La Norma CEI 64-8 ammette il sovraccarico ma per tempi limitati:
la verifica If ≤ 1,45 ∙ Iz intende dire che:
 è ammissibile sovraccaricare il cavo fino al 45% in più della portata
 questo sovraccarico non deve durare oltre un tempo convenzionale (1 h o 2 h)
CM
23
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI
CORTO CIRCUITO [Norma CEI 64-8 art. 434.3]
E’ NECESSARIO CHE LA PROTEZIONE POSSIEDA:
In ≥ Ib
P.I. ≥ Iccp
I2 ∙ t ≤ K2 ∙ S2
Energia Passante:
rappresenta l’energia che la
protezione lascia passare tra
l’istante di guasto e la
definitiva apertura della linea
I2 ∙ t è chiamato anche
“integrale di Joule”:
I = corrente di corto circuito
t = tempo di intervento
la corrente nominale della protezione
non sia inferiore alla corrente di impiego del cavo
Il Potere di Interruzione della protezione
non sia inferiore alla Corrente di corto circuito
presunta IccP nel punto di installazione
l’Energia Passante (I2 ∙ t) della protezione
non superi l’Energia Sopportabile dal cavo (K2 ∙ S2)
S = sezione del cavo in mm2
115 per cavi in rame isolati in PVC
K=
143 per cavi in rame isolati i EPR
es.: cavo 6 mm2 in rame e PVC  K2∙S2 = 476100 A2s
CM
24
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI
CORTO CIRCUITO: verifica grafica di I2 ∙ t ≤ K2 ∙S2
• occorre disporre del grafico I2 ∙ t del costruttore della protezione
I2 ∙ t
I2 ∙ t
A
• bisogna
sovrapporre
sul grafico
la retta K2 ∙S2
del cavo
ICC
B
ICC1
ICC2
ICC
• nel caso A, il cavo è sempre protetto per qualsiasi valore di Icc
• nel caso B, il cavo è protetto solo per valori di Icc compresi fra Icc1 e Icc2
e, in particolare, occorre verificare che la Iccm a fine linea sia maggiore di Icc1
CM
25
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
SOVRACCARICO
• Essendo la corrente uguale in tutto il circuito, la protezione
può essere installata indifferentemente A MONTE o A VALLE
del circuito da proteggere
!
• Nei luoghi a MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO
• Se lungo il percorso il circuito presenta DERIVAZIONI
• Se lungo il percorso il circuito alimenta PRESE A SPINA
IN CIASCUN CASO
LA PROTEZIONE VA SEMPRE MESSA A MONTE
CM
26
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
SOVRACCARICO
LA PROTEZIONE PUO’ ESSERE OMESSA SE:
 le utenze alimentate non possano dar luogo a sovraccarichi (p.es. luci)
 la linea alimenti derivazioni protette ciascuna con proprio dispositivo di
protezione e risulti che la portata Iz della linea non sia inferiore alla
somma delle correnti nominali dei dispositivi di protezione delle
derivazioni
ESEMPIO
Iz
P1
In1
P1; P2= Protezioni
P2
Iz ≥ In1 + In2
In2
 la linea sia una derivazione ma risulti comunque protetta dal dispositivo
della linea principale
CM
27
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
Funzionamento: NORMALE ALIMENTAZIONE
ESEMPIO
protezione chiusa
funzionamento normale
elettropompa
alimentata
CM
28
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
Funzionamento da: SOVRACCARICO
SI RACCOMANDA DI OMETTERE LA PROTEZIONE SE IL SUO INTERVENTO
“CONSEGUENTE APERTURA DEL CIRCUITO” POSSA PROVOCARE
MAGGIORI PROBLEMI DI SICUREZZA
 circuiti di eccitazione delle macchine rotanti
ESEMPI
 circuiti di alimentazione di elettromagneti di sollevamento
 circuiti secondari dei trasformatori di corrente (TA)
 circuiti di alimentazione di dispositivi di estinzione incendio
CM
29
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
Funzionamento da: SOVRACCARICO
Protezione intervenuta
per sovraccarico
ESEMPO
?!
Elettropompa
disalimentata
CM
30
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
Protezione da: CORTO CIRCUITO
Poiché la corrente di corto circuito si manifesta dal punto di
alimentazione e fino al punto di GUASTO,
LA PROTEZIONE VA SEMPRE MESSA A MONTE
IL POSIZIONAMENTO DELLA PROTEZIONE E’ CONSENTITO AD UNA
DISTANZA MASSIMA DI 3 m DAL PUNTO DI INIZIO DELLA
CONDUTTURA MA OCCORRE CHE:
 la conduttura sia realizzata in modo da rendere minimo il rischio di corto circuito
 la conduttura non sia posta vicino a materiale combustibile
 la conduttura non si trovi in AMBIENTI A MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI
INCENDIO O CON PERICOLO DI ESPLOSIONE
CM
31
CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE
Protezione da: CORTO CIRCUITO
LA SITUAZIONE DI CORTO CIRCUITO E’ ESTREMAMENTE
DANNOSA E PERICOLOSA
ARCHI ELETTRICI
INCENDI
SFORZI ELETTRODINAMICI
 la conduttura sia realizzata in modo da rendere minimo il rischio di corto circuito
 la conduttura non sia posta vicino a materiale combustibile
Per i casi specifici visti precedentemente, e sotto le condizioni  e ,
la Norma consente di omettere la protezione
CM
32
ESEMPI DI CALCOLO
 SIA DATA UNA LINEA
TRIFASE CON NEUTRO
AVENTE LE SEGUENTI
CARATTERISTICHE:
 corrente di impiego Ib = 28 A
 portata Iz = 41 A
 isolamento: PVC
 sezione S = 6 mm2
 tensione concatenata U = 400 V
PROTEZIONE CONTRO
IL SOVRACCARICO
Ib ≤ In ≤ Iz
If ≤ 1,45 · Iz
 corrente di corto circuito presunta ad
inizio linea IccP = 8,5 kA
 lunghezza della tratta L = 60 m
CON INTERRUTTORI AUTOMATICI:
In = 32 A oppure In = 40 A
CON FUSIBILI:
In = 32 A
28 ≤ 32 ≤ 41 [A]
28 ≤ 40 ≤ 41 [A]
28 ≤ 32 ≤ 41 [A]
If = 1,6 ∙32 = 51,2 ≤ 1,45 ∙ 41 = 59,5 [A]
MA NON E’ IDONEO In = 40 A, poiché pur essendo 28 ≤ 40 ≤ 41 [A] risulta però
If = 1,6 ∙40 = 64 > 59,5 [A]
CM
33
ESEMPI DI CALCOLO
PROTEZIONE CONTRO IL CORTO CIRCUITO
In ≥ Ib
P.I. ≥ Iccp
I2 ∙ t ≤ K2 ∙ S2
CONDUTTURA PROTETTA A MONTE CONTRO IL SOVRACCARICO
 In = 32 A oppure In = 40 A ( > Ib = 28 A)
 P.I. = 10 kA ( > IccP = 8,5 kA)
Segue pagina successiva
CM
34
ESEMPI DI CALCOLO
CONDUTTURA PROTETTA A MONTE CONTRO IL SOVRACCARICO:
Iccm= (15∙V∙S)/L = (15∙230∙6)/60 = 345 A
In = 50 A (> Iz = 41 A)
K2∙S2 =1152∙62 del cavo
Cavo PROTETTO
I2∙t della protezione
CM
35
ESEMPI DI CALCOLO
CONDUTTURA NON PROTETTA A MONTE CONTRO IL SOVRACCARICO:
Iccm= (15∙V∙S)/L = (15∙230∙6)/60 = 345 A
In = 125 A (> Iz = 41 A)
K2∙S2 =1152∙62
del cavo
I2∙t della
protezione
Cavo
NON
PROTETTO
Icc1= 850 A
Iccm= 345 A
CM
36
ESEMPIO
Caratteristica di intervento di un interruttore, posto a protezione di una linea, con
curva di tipo C che potrebbe essere fornita da un costruttore di una serie
d’interruttori automatici
Caratteristica d’intervento di tipo C fornita da un costruttore: comportamento in caso di
sovvraccarico e corto circuito
CM
37
BREVE BIBLIOGRAFIA
• Norma CEI 64-8: IMPIANTI ELETTRICI UTILIZZATORI A TENSIONE NOMINALE NON
SUPERIORE A 1000 V IN CORRENTE ALTERNATA E A 1500 V IN C. CONTINUA
ED. CEI
• G. CONTE
IMPIANTI ELETTRICI - VOL. 1 e 2
ED. HOEPLI
• V. SAVI – P. NASUTI
TECNICA PROFESSIONALE – ELETTROTECNICA, LABORATORIO ED ESERCITAZIONI
PRATICHE
ED. CALDERINI
• LINK UTILI:
www.electroportal.net
www.elektro.it
• APPROFONDIMENTI:
- Guida all’installazione dell’impianto elettrico - ABB
- Distribuzione - criteri di progettazione – BTicino
- Sistemi di bassa tensione - Gewiss
- Guida al sistema Bassa Tensione - Schneider Electric
CM
38